Как соль действует на лед
Перейти к содержимому

Как соль действует на лед

  • автор:

Знаете, почему соль топит снег и лед? Скорее всего, нет, так как ответ неочевиден

Наступил сезон посыпания дорог солью. Соль делает тяжелую работу — помогает бороться с гололедицей и уменьшает количество ДТП. Рассказываем, почему она расплавляет лед и как можно увеличить ее эффективность.

Фото: ecohome.ngo

Начнем с связи соли с водой. «Любой материал, похожий на растворяющуюся в воде кухонную соль, может вызвать таяние льда, — рассказывает «Популярной механике» Балакришнан Вишванатан, преподаватель химии в Университете Квеста в Сквамише (Канада). — Это обычно выражается в том, что растворение вещества снижает давление пара воды. А снижение давления пара понижает температуру замерзания, и чем больше соли — тем лучше это работает».

Меган Фергюсон, председатель и доцент кафедры химии в Университете штата Нью-Йорк, рассказала, что, «когда соль растворяется в воде, эти растворенные частицы препятствуют образованию кристаллической структуры льда». Все, что растворяется в воде, может понижать температуры замерзания, но используется соль, говорит Фергюсон, так как она очень эффективна и дешевая.

Если речь идет об уже сформированном льде, говорит Вишванатан, то объяснение то же самое. «Если вы смотрите на любой замороженный материал, в том числе и на лед, при температуре немного ниже точки замерзания появляется поверхностный слой, который наполовину жидкий, — объясняет он. — Он почти твердый, но намного более гибкий и подвижный».

Слой полужидкого льда имеет толщину всего в несколько молекул и обладает способностью вибрировать и вращаться, хотя и не так сильно, как в настоящем жидком состоянии. «Когда в эту систему добавляется соль, ионы соли притягиваются к молекулам воды, — говорит Вишванатан. — После ионы на поверхности соли связываются с молекулами воды в полужидком слое. При различной ориентации молекул это заставляет молекулы воды отделяться от поверхностного слоя и увеличивать его толщину, определенную температурой, поэтому большая часть ледяной глыбы тает, когда соединяется с поверхностным слоем».

Как использовать соль для более эффективного таяния льда

«Чтобы ускорить таяние, можно просто добавить соли. Чем больше соли, тем больше понижается точка замерзания», — рассказывает Джулиен Строув, старший научный сотрудник Национального центра данных о снеге и льде при Университете Колорадо.

Площадь поверхности также важна. «Скорость зависит от площади поверхности контакта, — говорит Вишванатан. — Если площадь контакта большая, то лед будет таять быстрее. Общее количество растаявшего льда зависит только от массы соли, которую вы используете».

Чтобы увеличить площадь поверхности соли, используйте соль мелкого помола. «Если у вас есть два мешка соли, но в одном мешке крупные кристаллы, а в другом — мелкие, то мелкие кристаллы растопят лед быстрее, — говорит Фергюсон. — Это происходит потому, что [мелкие кристаллы] имеют большую площадь поверхности и быстрее растворяются в тонком слое воды поверх льда».

Почему лед тает от соли?

соль растапливает лед

Приход зимы сопровождается выпадением снега и появлением новых забот у коммунальных и дорожных служб, отвечающих за состояние улиц и тротуаров. Главный враг, с которым приходится бороться на протяжении всего зимнего сезона – гололёд. От него страдают как водители, так и пешеходы. Для борьбы с этим явлением существуют разные методы. Самый распространённый и экономичный связан с использованием противогололёдных материалов (ПГМ), среди которых ведущее место занимает реагент пескосоль – смесь, содержащая карьерный или речной песок и натриевую техническую соль в определённой пропорции.

Как работает соль на льду?

Если посыпать лёд обычной пищевой или технической солью (хлоридом натрия), начнётся процесс плавления льда солью, невзирая на отрицательную температуру. Со временем образуется водно-солевой раствор с точкой замерзания значительно ниже 0 0 С. Чтобы понять, почему тает лёд, когда его посыпают солью, давайте вспомним школьный курс химии.

Взаимодействие соли с замершей водой – это химическая реакция, в ходе которой молекулы воды притягивают к себе ионы соли. Водные молекулы получают большую свободу перемещения, за счёт чего вода сохраняет жидкое состояние при отрицательных температурах. Получается, что соль растворяет лёд, образуя водно-солевой раствор с точкой замерзания ниже нуля градусов. Конкретное значение зависит от насыщенности раствора. Так, при концентрации соли 10% состав кристаллизуется при -6 о С, в то время как вода мёртвого моря с минерализацией 31% замёрзнет только при -19 о С. В таких растворах соль плавит лёд, черпая энергию из окружающего воздуха.

Находясь на ледяной поверхности, соль топит приграничный слой (ледяную воду) с образованием водно-солевой смеси. Иными словами, соль разъедает ледяную корку, препятствуя её замерзанию до определённого предела. Тонкая плёнка из соли и воды постепенно растекается по поверхности обледеневшей площади, а лёд тает от соли до перехода в жидкое состояние.

Зачем нужна пескосоль?

Пескосоль как комбинированный ПГМ решает две важные задачи: содержащийся в смеси песок повышает сцепление автомобильного протектора и обувной подошвы с покрытием, в то время как соль растапливает лёд и снег. Как правило, компоненты смешивают в пропорции 7:3. Допускается другое соотношение, но в любом случае соль должна составлять не менее 10% от общего объёма смеси. Кроме того, готовый материал должен отвечать другим требованиям:

  • максимальная влажность песка – 5%;
  • размер зёрен – до 5 мм;
  • наличие глинистых примесей – до 3%.

Противогололёдный реагент пескосоль применяют там, где необходимо обработать большие площади. Её разбрасывают механизированным способом или вручную. Чтобы купить пескосоль, обращайтесь в компанию «СтройМак»: мы оперативно доставим продукт на объект в нужном объёме. Заявку можно сделать по телефону или прямо на сайте.

Заключение

Пескосоль противогололедную наносят на проезжие участки дороги, пешеходные зоны. После такой обработки образовавшаяся на них скользкая наледь превращается в грязную талую воду вперемешку со снегом. Эта водно-снежная каша доставляет немало неудобств окружающим. Но в данном случае приоритет отдаётся безопасности.

Почему же лёд посыпают солью? Ведь есть экологически чистые материалы, например, каменная крошка (отсев). Дело в том, что абразивные вещества менее эффективны, так как не устраняют наледь. К тому же они дороже. Поэтому пескосоль – это разумный компромисс, учитывающий технические и экономические аспекты.

Почему лед тает под солью, несмотря на минусовую температуру зимой

Почему лед тает под солью, несмотря на минусовую температуру зимой

Вы знаете, что можно посыпать солью обледеневшую дорогу или тротуар, чтобы в дальнейшем на них никто не поскользнулся? Но известно ли вам, как соль плавит лед? Что такое депрессия точки замерзания и как она работает, выясним в статье.

Почему лед тает под солью

Почему лед тает под солью, несмотря на минусовую температуру зимой

Замерзшая вода тает под солью ввиду таких причин:

  1. Соль помогает предотвратить повторное превращение воды в лед путем понижения температуры ее трансформации. Это явление называют депрессией точки замерзания.
  2. Диапазон рабочих температур не одинаков для всех видов соли. Например, хлорид кальция понижает температуру застывания больше, чем хлорид натрия.
  3. В дополнение к таянию льда депрессия точки замерзания может использоваться, чтобы изготовить мороженое без морозильника.

Депрессия точки замерзания

Соль растворяет лед ввиду того, что она понижает точку замерзания воды. Так каков этот процесс? Лед начнет таять лишь в том случае, если на его поверхности есть немного жидкости. Хорошей новостью является то, что вам не нужна большая лужа для достижения результата. Лед обычно покрыт тонкой водяной пленкой, и это все, что требуется.

Чистая вода застывает при 0°C. Вода с солью (или любой иной субстанцией) заледенеет, когда температура будет более низкой. Насколько должно быть холодно, зависит от агента, ликвидирующего гололед. Если вы бросите соль на лед тогда, когда температура не собирается подниматься до новой точки застывания соленого раствора, вы не получите выгоды. Например, если вы бросите столовую соль (натрия хлорид) на лед, когда на улице -17°С, то вы просто покроете лед слоем соли. Но если вы ту же соль положите на лед при температуре -9,5°С, вы сможете предотвратить вторичное застывание тающего льда. Магния хлорид работает до -15°С, а хлорид кальция – до -28,8°С.

Если температура снизится до той отметки, на которой солевой раствор может замерзнуть, энергия будет освобождаться и появятся связи, благодаря которым жидкость заледенеет. Этой энергии хватит, чтобы растопить немного чистого льда и продолжить процесс таяния.

Изготовление мороженого

Вы можете самостоятельно реализовать эффект понижения температуры замерзания, даже если у вас нет рядом заледеневшей дороги. Одним из способов является приготовление собственного мороженого в пакете, где смешивание соли с водой приводит к получению очень холодной смеси. Если вы хотите выяснить, как можно холодный лед получить с помощью соли, смешайте 0,935 кг обычной столовой соли с 2,8 кг колотого льда или снега. Будьте осторожны! Температура смеси опустится до -21°C, что может вызвать обморожение, если вы будете долго держать ее в руках.

Поваренная соль делится в воде на ионы натрия и хлорида. Сахар в воде растворяется, но на ионы не распадается. И все же добавление сахара в воду тоже влияет на температуру замерзания.

Другие субстанции

Почему лед тает под солью, несмотря на минусовую температуру зимой

Реакция соли с водой не единственная, которая вызывает замерзание. Каждый раз, когда вы частицы добавляете в жидкость, температура замерзания снижается, а температура кипения повышается. Еще один отличный пример снижения температуры замерзания — водка. Этот алкогольный напиток содержит и воду, и этанол. В домашней морозилке обычно водка не превращается в лед, так как спирт понижает температуру видоизменения воды.

Как бороться со льдом на дорожках и почему нельзя использовать обычную соль в саду?

Раньше с гололедом боролись «дешево и сердито», посыпая дорожки солью. Но сегодня от этого варварского способа отказываются даже муниципальные службы. Соль — слишком едкий реагент, вредящий не только обуви пешеходов, но и тротуарному покрытию. А на даче применение соли может привести к еще более печальным последствиям. Весной она вместе с талой водой проникнет в почву, от чего неизбежно пострадают корни растущих вдоль дорожек растений.

Есть и еще одна веская причина отказаться от обычной соли: она эффективна только при относительно теплой погоде. На лютом морозе польза от нее почти неощутима.

Но в качестве посыпки можно использовать другие соли (хлориды), например, кальция или магния. Эти препараты продают в садоводческих магазинах как подкормку для растений. Используя их, дачник убивает двух зайцев — избавляется от наледи и превентивно удобряет почву.

На основе солей производят и специальные антискользящие средства для дорожек. Принцип их действия состоит в следующем: попадая на лед, кристаллы реагента начинают поглощать влагу и переходят из твердой фазы в жидкую. Процесс сопровождается активным выделением тепла, что и обеспечивает таянье ледяной корки.

При подборе антиобледенительных средств важно обращать внимание на их экологическую безопасность. Весной они неизбежно попадают в почву вместе с талой водой

К сожалению, у всех антискользящих химических средств есть одно ограничение. Они эффективны только при температурах, близких к нулю. Когда столбик термометра опускается ниже —22°С, приходится прибегать к другим мерам. Каким же? Прежде всего — к абразивным посыпкам. И самый распространенный вариант — песок. Лучше всего запастись им еще летом или осенью, набрав несколько ведер на берегу ближайшей реки. Купить песок в малых количествах более чем проблематично. Обычно его продают кубометрами, так что придется кооперироваться с соседями или нести убытки.

В Швейцарии есть еще один любопытный способ борьбы со льдом. Песок мелкой фракции смешивают с горячей водой в пропорции 7:3 и подают на дороги под давлением. Горячая смесь вплавляется в лед, и он становится шероховатым. Минус у данного метода лишь один — необходимость специального оборудования

В любом случае, посыпая дорожку песком, стоит помнить о том, что это временная мера. Ветер быстро сдувает его, а при оттепелях и последующих похолоданиях он вмерзает в лед и становится совершенно бесполезным. А значит, абразив придется наносить заново.

Если в доме есть печь или камин, можно также использовать золу. Но более эффективна каменная крошка фракции 2-6 мм. Чаще всего это гранит или мрамор. Он держится лучше, чем песок, и лучше разрушает наледь. Конечно, стоит такой абразив недешево, но его можно использовать многократно, и в странах Европы это обычная практика. С наступлением весны крошку сметают с дорог, промывают и хранят до той поры, пока она не понадобится снова.

Мраморная крошка обладает большей теплоемкостью, нежели гранитная, и потому она быстрее разрушает наледь

Если льда на дорожках слишком много, и при помощи посыпок проблему уже не решить, придется заняться ручной уборкой. При этом важно не повредить дорожное покрытие. А значит, нужно использовать не железные ломы и ледорубы, а деревянные лопаты и пластиковые совки.

К сожалению, работа «щадящими» инструментами затягивается на многие часы. Чтобы облегчить труд, лед можно немного растопить. Проще всего полить его горячей водой, но она скоро остынет и замерзнет. Лучше использовать смесь, приготовленную по нехитрому рецепту: 2 л. воды, 150-250 мл. водки и 100 мл. любого моющего средства. Этот раствор работает не хуже соли.

В завершении темы отметим, что существуют профилактические средства для борьбы с наледью. Речь идет о гидрофобизаторах — составах на кремнеорганической основе, которые выталкивает влагу из пор тротуарной плитки. Благодаря этому сцепление льда с поверхностью дорожного покрытия становится намного слабее, и его уборка не составляет особого труда.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *